复合材料在汽车上应用的相关发展建议
前面所述多为国际情况,国内汽车上所用甚少。笔者曾多次参加国内相关会议,会上常有复合材料在汽车上应用的报告,但涉及的多为玻璃钢方面的情况,鲜有先进复合材料方面的情况,国内主要的汽车制造商对该方面的情况现在应该有些初步了解,但行动不多,实际应用甚少,有些甚至还是空白。复合材料界的同仁对此已有一定认识,并开始宣传推动,但双方尚缺乏进一步的联合和行动,远落后于国外的情况。据2009年11月29日新闻报导,温家宝总理在上海视察的电动汽车即为 “碳纤维概念电动车”,但不知研制详情,为切实推进我国汽车工业领域应用先进复合材料的进程,结合国内的实际情况,特提出如下的相关发展建议。
1.要提高思想认识,要以开放的思想,前瞻的眼光,创新的思维,充分认识先进复合材料在汽车领域应用的重要意义和光明前景,只有如此才会有积极的行动和切实举措,以跟上该领域迅速前进的步伐。在该问题上,要充分吸取当年航空领域对上业已迅猛发展并存在的“飞机结构复合材料化”认识滞后,特别是有决策权力的高层领导认识滞后所导致的在这一重要领域严重落后的现实的经验教训。提高认识要舆论先行,业界同仁要责无旁贷地做好宣传推动工作。
2.复合材料及碳纤维产业界要充分注意和汽车产业界的密切结合。只有两者在认识上达成共识,行动上步调一致,通力合作事情才有可为。事实上我国发展复合材料产业已有40多年的功史,多年来也取得一些可观的成果和进步,各机种上的应用不断扩大,近期飞的J-20隐身战斗机先进复合材料应用取得突破性进度,量上甚至超过F22的水平。上60%以上的复合材料体育用品均出自大陆,的复合材料产业在亦占有一席之地。汽车工业要充分注意学习、利用和借鉴这些经验和成果,在此基础上前进会收事半功倍之效。
3.材料特别是碳纤维是该项技术的重要基础,国内要注意解决既满足性能要求又成本较低的碳纤维研发与供应。碳纤维的研制是一项高技术,特别是其中的原丝技术,过去我国长期不过关,95%以上依赖进口、受制于人。近几年领导的重视,加大投入,努力攻关,有了突破性进展,为汽车工业的应用提供了前提条件。但国产碳纤维还存在着一系列不足和问题,如性能还不够高、质量还不够稳定、品种还不够多、成本还不够低,尚需改进,以满足汽车工业大规模、低成本的生产需要。据知国内有关方面亦在大力研发低成本的碳纤维,先用在汽车领域。成本在100元/kg以下的碳纤维不久即可问世,但其是沥青基的,不是PAN基的。
4.恩想上要牢记制造是关键,低成本技术的核心是低成本的制造技术,先进复合材料能否在汽车上成功应用关键是低成本制造技术的发展。除前述之FLT、RTM和整体成形几项技术外,还应适当注意发展汽车复合材料的自动化制造技术。有别于飞机和舰船,汽车构件一般较小,但个别零件形状复杂,应注意发展适合其所用的RTM的自动化预成形技术,如自动编织和针织缝纫技术,自动切割下料、自动铺带、自动铺丝专项技术以及自动化的无损检测技术。此时生产设备要求改造,可能需要一定的投资,但只有如此才能适应汽车工业大规模快捷生产制造的需要。
5.设计包括计算分析、试验验证等是复合材料技术中极重要的方面之一,起牵头作用的设计如果“硬”不起来,应用这条龙是舞不起来的,扩大汽车领域先进复合材料应用就是一句空话。前面讲设计已走向规范化,成熟化,这主要是指国外,国内尚非如此,某种程度讲差距还很大。航空航天领域如此,估计汽车领域情况尤甚,汽车工程师可能对先进复合材料更不熟悉,对其特有的设计、分析方法更不掌握,特别是缺乏专有的设计分析软件和材料性能数据库。因此要注意设计领域的技术建设,加强相关的基础预研工作,发展或引进设计和分析软件,积累经验和数据,为应用提供坚实可靠的技术支撑。
6.汽车领域在重点发展新能源汽车,有重大商机,据知到2015年上要有500万辆新能源汽车,也计划达到100万辆,为此“十二五”期间财政拟投入500亿作为该项目研发和产业化的专项基金。其实新能源汽车减重的需求尤为迫切,如电动汽车讲求一次性充电行驶的里程要长,有研究表明车体每减重30%,行驶里程可增加33%,这就要求车体结构要轻。其次其上的电池,电机等增重亦有待车体减重予以平衡下来。对汽车来讲新能源和轻结构的结合是极为重要的发展方向,绝对有无限光明的发展前景!
7.从可持续发展的角度出发,要求重视解决到期报废产品的回收再利用问题。从现在就应着手组建专门的研究机构、相应企业,研究解决这一问题。只有解决了回收再利用的问题,才会为汽车领域大规模应用复合材料扫清障碍。汽车构件一般尺寸较小,可能回收的长纤维不多,但可制成短纤维或磨碎,用于建筑等领域,须知碳纤维总产量中原就有14%的纤维以短纤维形式应用。
1.要提高思想认识,要以开放的思想,前瞻的眼光,创新的思维,充分认识先进复合材料在汽车领域应用的重要意义和光明前景,只有如此才会有积极的行动和切实举措,以跟上该领域迅速前进的步伐。在该问题上,要充分吸取当年航空领域对上业已迅猛发展并存在的“飞机结构复合材料化”认识滞后,特别是有决策权力的高层领导认识滞后所导致的在这一重要领域严重落后的现实的经验教训。提高认识要舆论先行,业界同仁要责无旁贷地做好宣传推动工作。
2.复合材料及碳纤维产业界要充分注意和汽车产业界的密切结合。只有两者在认识上达成共识,行动上步调一致,通力合作事情才有可为。事实上我国发展复合材料产业已有40多年的功史,多年来也取得一些可观的成果和进步,各机种上的应用不断扩大,近期飞的J-20隐身战斗机先进复合材料应用取得突破性进度,量上甚至超过F22的水平。上60%以上的复合材料体育用品均出自大陆,的复合材料产业在亦占有一席之地。汽车工业要充分注意学习、利用和借鉴这些经验和成果,在此基础上前进会收事半功倍之效。
3.材料特别是碳纤维是该项技术的重要基础,国内要注意解决既满足性能要求又成本较低的碳纤维研发与供应。碳纤维的研制是一项高技术,特别是其中的原丝技术,过去我国长期不过关,95%以上依赖进口、受制于人。近几年领导的重视,加大投入,努力攻关,有了突破性进展,为汽车工业的应用提供了前提条件。但国产碳纤维还存在着一系列不足和问题,如性能还不够高、质量还不够稳定、品种还不够多、成本还不够低,尚需改进,以满足汽车工业大规模、低成本的生产需要。据知国内有关方面亦在大力研发低成本的碳纤维,先用在汽车领域。成本在100元/kg以下的碳纤维不久即可问世,但其是沥青基的,不是PAN基的。
4.恩想上要牢记制造是关键,低成本技术的核心是低成本的制造技术,先进复合材料能否在汽车上成功应用关键是低成本制造技术的发展。除前述之FLT、RTM和整体成形几项技术外,还应适当注意发展汽车复合材料的自动化制造技术。有别于飞机和舰船,汽车构件一般较小,但个别零件形状复杂,应注意发展适合其所用的RTM的自动化预成形技术,如自动编织和针织缝纫技术,自动切割下料、自动铺带、自动铺丝专项技术以及自动化的无损检测技术。此时生产设备要求改造,可能需要一定的投资,但只有如此才能适应汽车工业大规模快捷生产制造的需要。
5.设计包括计算分析、试验验证等是复合材料技术中极重要的方面之一,起牵头作用的设计如果“硬”不起来,应用这条龙是舞不起来的,扩大汽车领域先进复合材料应用就是一句空话。前面讲设计已走向规范化,成熟化,这主要是指国外,国内尚非如此,某种程度讲差距还很大。航空航天领域如此,估计汽车领域情况尤甚,汽车工程师可能对先进复合材料更不熟悉,对其特有的设计、分析方法更不掌握,特别是缺乏专有的设计分析软件和材料性能数据库。因此要注意设计领域的技术建设,加强相关的基础预研工作,发展或引进设计和分析软件,积累经验和数据,为应用提供坚实可靠的技术支撑。
6.汽车领域在重点发展新能源汽车,有重大商机,据知到2015年上要有500万辆新能源汽车,也计划达到100万辆,为此“十二五”期间财政拟投入500亿作为该项目研发和产业化的专项基金。其实新能源汽车减重的需求尤为迫切,如电动汽车讲求一次性充电行驶的里程要长,有研究表明车体每减重30%,行驶里程可增加33%,这就要求车体结构要轻。其次其上的电池,电机等增重亦有待车体减重予以平衡下来。对汽车来讲新能源和轻结构的结合是极为重要的发展方向,绝对有无限光明的发展前景!
7.从可持续发展的角度出发,要求重视解决到期报废产品的回收再利用问题。从现在就应着手组建专门的研究机构、相应企业,研究解决这一问题。只有解决了回收再利用的问题,才会为汽车领域大规模应用复合材料扫清障碍。汽车构件一般尺寸较小,可能回收的长纤维不多,但可制成短纤维或磨碎,用于建筑等领域,须知碳纤维总产量中原就有14%的纤维以短纤维形式应用。








































